导电聚苯胺的搀杂及搀杂机理

1、搀杂机理亚胺中的氮原子是质子酸搀杂聚苯胺的要紧位置，确保必要的条件下进行有效的质子酸搀杂 是苯二胺结构和酸二亚胺结构两个在同一时刻存在47、35o由聚苯胺的结构式可知，不同 的y值，对应的氧化还原状态不同。当质子酸搀杂聚苯胺，质子到聚合物分子的主链，使聚苯 胺主链带正电,为维持整个聚苯胺分子的电中性,阴离子也搀杂到聚苯胺主链。研究说明,质 子酸的质子将在主链的碳原子上进攻，质子的掺入能够使本征态的聚苯胺转变成的亚胺盐 48-49,使得电导率大大提高。通过搀杂的聚苯胺,单极化子和双极化子同时存在于分子链 上50。如图，单极化子和双极化子在分子链上相互转化传递，在这进程中传播电荷。而且 在搀杂态的

2、导电聚苯胺中，载流子是由单双极化子共享的。在本实验中，关于无机酸分子而 言,P043-对阴离子体积较小,扩散速度比较快,可是无机酸搀杂的聚苯胺耐蚀性和导电性普遍较差, 这是因为无机酸搀杂进程比较简单,容易操纵。当利用分子相对较大的有机酸搀杂时，其对阴 离子S032-离子体积较大,取得的聚苯胺的耐蚀性和导电性就能够取得较大改善。阳-Q-阴一=0=一用林酸质子化y_ >- miO- 0-0=：crcr内部复死珏原生成荷电元檄发态极化子O-NH-Q-nh-Qn2；crC1-双极化子分离一。一卜颉一O-1Onh- crcr图搀杂聚苯胺载流子的生成进程二,聚苯胺的搀杂改性 导电聚合物结构最突出的特

3、点是共轨聚合物链结构及其搀杂特性。共聊聚合物的本征态处于半导态或绝缘态，p（空穴）型或n（电子）型搀杂后转变成导电 态。导电聚合物的p型搀杂是指其共匏主链失去电子同时伴随对阴离子的嵌入， n型搀杂那么是指其共规主链取得电子同时伴随对阳离子的嵌入，对离子的嵌入使 导电聚合物整体上呈现电中性。导电聚合物共规主链上每单体单元对应的对离 子数称为搀杂浓度，关于几种常见的导电聚合物，聚乙烘的搀杂浓度为， 聚毗咯和聚曝吩为，聚苯胺为。导电聚合物的搀杂结构涉及对离子的搀杂，更一样地，只要有电荷注入共轨聚合物的主链，都能够称为搀杂。导电聚合物的搀杂包括给体或受体的电荷转移一一化学搀杂、电化学氧化还原 一电化学

4、搀杂、界而电荷注入一一界而电荷搀杂。（1）化学搀杂。最初发觉的具有高达105S/cm的碘搀杂导电聚乙快，确实是通过化学搀杂实现的，化学搀杂包括p型搀杂和n型搀 杂两种。通常所说的聚苯胺的质子酸搀杂也是化学搀杂的一种。碱式聚苯胺共匏链上的N 原子与质子酸中的质子相结合，并使质子上的正电荷离域到聚苯胺的共规主链上形成p型搀杂的 聚苯胺链，同时质子酸中的阴离子成为对阴离子。聚苯胺的这种质子酸搀杂特 性为制备导电聚苯胺及可溶性导电聚苯胺制造了条件。（2）电化学搀杂。电化学搀杂是指通过电化学反映实现导电聚合物的搀杂。许多共轨聚合物在高电位区可发生电化学p型搀杂/脱搀杂（氧化/再还原）进程， 在低电位区又

5、可发生电化学n型搀杂/脱搀杂（还原/再氧化）进程。但有些导电聚合物，例如聚毗咯和聚苯胺等，因其发生n型搀杂的电位太低而无法观看到n型掺 杂/脱搀杂反映。发生电化学p型搀杂反映时，共挽链被氧化，其价带失去电子 并伴随对阴离子的搀杂。研究导电聚合物电化学性质的经常使用方式有循环伏安法、 电化学在位吸收光谱法、电化学石英晶体微天平和电化学交流阻抗法等。导电 聚合物的这种可逆的电化学搀杂/脱搀杂特性使其有可能用作电池和电化学超 电容的电极材料。同时，又由于导电聚合物在电化学搀杂/脱搀杂的进程中会 伴随颜色的转变，因此也可用作电致变色器件的电极材料。界而电荷注入搀杂:在电场的作用下电荷能够直接从金属电极

6、通过接触界而注入共筑聚合物，形成共规聚合物的电荷搀杂，空穴注入共规聚合物的价带形成p型掺 杂，而电子注入共筑聚合物的导带形成n型搀杂.（2）电化学搀杂;电化学搀杂是指通过电化学反映实现导电聚合物的搀杂。许多共规聚合物在高电位区可发生电化学p型搀杂/脱搀杂（氧化/再还原）进程， 在低电位区又可发生电化学n型搀杂/脱搀杂（还原/再氧化）进程。（1）彳上学搀杂:确实是通过化学搀杂实现的，化学搀杂包括p型搀杂和n型搀杂两种。通常所说的聚苯胺的质子酸搀杂也是化学搀杂的一种。在聚合物半导体器件，如聚合物发光二极管和聚合物场效应管中，。这种搀杂与前面提到的化学掺杂和电化学搀杂有所不同。因为这种情形下没有对离子的存在°